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1、 单片机内资源少，容量小，在进行较复杂过程的控制时，它自身的功能远远 不能满足需要。为此，应扩展其功能。MCS-51单片机的扩展性能较强，根据需要，可扩展：ROM、RAM；定时 / 计数器；并行I / O口、 串行口；中断系统扩展等。5-1 MCS-51单片机最小系统一、8051/8751硬件最小系统对于片内有ROM型单片机，其自身可以构成最小系统 该系统的资源如下：4KB ROM，256B RAM；五源中断系统；两个十六位加一定时 / 计数器；一个全双工串行UART；四个并行I / O口。二、8031硬件最小系统8031单片机片内无ROM，若要正常工作，必需外配ROM。外接ROM后，P3口、
2、P2口 、P0口均被占用只剩下P1口作I / O口用，其它功能不变。 图中：/E 三态门控制端G 低电平锁存 三总线的概念:地址总线 AB，P0口提供（A7 A0）；P2口提供（A15 A8），共16位。数据总线 DB，P0口提供（D7 D0），共8位。控制总线 CB，ALE 、 、 、 、 等。存储器的扩展一、三总线的连接 1、数据线的连接P0口的八位线承担此任，此时不用外接上拉电阻。2、地址线的连接P0口承担地址低八位线，A0 A7；P2口承担地址高八位线。A8 A15。注意：P0口线地址 / 数据分时复用，需用地址锁存器74LS373锁存地址。 A10 A8A7 A0D7 D0CB3、控
3、制线的连接对存储器来讲控制线无非是：芯片的选通控制、读写控制。单片机与外部器件数据交换要遵循两个重要原则：一是，地址唯一性，一个单元一个地址。二是，同一时刻，CPU只能访问一个地址，即只能与一个单元交换数据。不交换时，外部器件处于锁闭状态，对总线呈浮空状态。 读 / 写：CPU向外部设备发出的读/写控制命令。EPROM：/OE /PSENSRAM： /WE /WR/OE /RD 选通：CPU与器件交换数据或信息，需先发出选通信号/CE或/CS，以便选中芯片。6116与2764在0800H DFFFH范 围内地址重叠，这是不是违反 交换原则呢？不会！因为，6116是SRAM，2764是EPROM
4、。除地址和选通信号外，还有读/写控制信号 起作用。RAM /WE /WR /OE /RD ROM /OE /PSEN可用来区分二器件小结：1）CPU与外设数据交换的原则是什么？2）决定存储器芯片在系统中地址范围的两个因素是什么？ 布置作业： P125 5.4、 5.5第七章 单片机I/O口扩展及应用 7.1 I/O口扩展概述 7.1.1 I/O口扩展的原因 MCS-51系列单片机共有四个并行I/O口，分别是P0、P1、P2和P3。其中P0口一般作地址线的低八位和数据线使用；P2口作地址线的高八位使用；P3是一个双功能口，其第二功能是一些很重要的控制信号，所以P3一般使用其第二功能。这样供用户使
5、用的I/O口就只剩下P1口了。另外，这些I/O口没有状态寄存和命令寄存的功能，因此难以满足复杂的I/O操作要求。 7.1.2 I/O口的编址技术 用户可以通过对I/O口进行读和写操作来完成数据的输入和输出。例如：P0口的地址为80H。用户可以使用MOV指令对P0口进行写操作。MOV P0， A 7.1.3 单片机I/O传送的方式 1. 无条件传送方式 2. 查询方式3. 中断方式中断方式大大提高了单片机系统的工作效率，所以在单片机中被广泛应用。 （ 自学）7.2 简单I/O口扩展 7.2.1 简单输入口扩展1. 输入口扩展简单输入口扩展使用的集成芯片，比较典型的如74LS244芯片。图7.1为
6、 74LS244芯片的引脚。74LS244是8位三态门，当/CS1、/CS2均为低电平时，允许输入数据；否则 ，为高阻态。图7.1 74LS244芯片的引脚 图7.2 74LS244扩展输入口7.2.2 简单输出口扩展 1. 简单输出口扩展使用的典型芯片简单输出口扩展通常使用74LS377芯片，该芯片是一个具有“使能”控制端的锁存 器。其信号引脚如图7.4所示。 其中： 1D8D 为8位数据输入线； 1Q8Q 为8位数据输出线； CK 为时钟信号，上升沿数据锁存； /G 为使能控制信号，低电平有效。 VCC 为5V电源。74LS377的逻辑电路如图7.5所示。 图7.4 74LS377引脚图
7、图7.5 74LS377的逻辑电路由逻辑电路可知，74LS377是由D触发器组成的，D触发器在上升沿输入数 据，即在时钟信号（CK）由低电平跳变为高电平时，数据进入锁存器。其功能表如表7-1所示。/G=0 输 出/G=1 保 存输出口扩展连接：扩展单输出口只需要一片74LS377，其连接电路如图7.6所示。 CkDQ1XXQ0 0 110 00X0XQ0 表7-1 74LS377功能表 图7.6 74LS377作输出口扩展 使能无效连通锁存状态2、用锁存器扩展简单的8位输出口8031P2.7P0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0/WR74LS377 /G D7 Q7
8、D6 Q6 D5 Q5 D4 Q4 D3 Q3 D2 Q2 D1 Q1 D0 Q0 /CP输出设备D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D074LS377为8D锁存器，八入八出，一时钟CK，一锁存允许/G。/G = 0时，CK 的上升沿，输入数据并锁存。MOV DPTR，#7FFFH ；指向74LS377MOV A，#data ；取输出的数据MOVX DPTR，A ；通过74LS377送出数据P2.7接 /G ， 所以，74LS373的口地址为7FFFH。P0口是数据总线口，作I / O口用时只能分时使用，为此，输出数据时需要锁存。锁存器和缓冲器的特点及使用 组成锁存器的单元电路：触发器。
9、 带时钟控制端，有记忆功 能。 组成缓冲器的单元电路：门电路。 三态传输电路，没有有记 忆功能。CK /G=0,数据锁存， 数据总线的变化不影响输出Q0Q7 D 0D 7Q 7Q 7DB连外设CK/ G使能端A 0A 7D 0D 7DB使能端/C E/CE=0,A0A7 D0D7 /CE=1,悬空状态，输入关闭。 高阻抗对DB不产生影响7.3 8255可编程通用并行I/O接口芯片可编程器件的特点：可以通过软件设置不同的工作方式，作为连接CPU和外设 的接口，使用十分灵活，通用性强。 7.3.1 可编程通用并行I/O接口概述 简单I/O口扩展：实现数据缓冲和锁存。 可编程I/O口扩展：还具有状态
10、寄存和命令寄存功能，可通过软件编程，确定 扩展芯片的工作方式。 典型芯片有： 8255A，8251等。7.3.1、8255A的外部引脚和内部结构 1、引脚图：2、8255A的内部结构1）口电路三个8位口：PA,PB,PC。(24)PA、PB是单纯的数据口；PC口既可作数据口，也可作控制口，用 于PA、PB口的控制；PC7-4 ，控制PA；PC3-0 ，控制PB；PA 、PC7-4 ，称为A组PB、 PC3-0 ，称为B组内部结构2）总线接口电路 数据总线缓冲器：和单片机数据总线相连，是8位的双向三态缓冲器，所有数 据（包括控制字、状态字）都通过该缓冲起器传送。 /CE: 片选信号线，低电平（有
11、效）时，才选中该芯 片，才能对 8255进行操作。/RD : 读信号线，低电平有效；/WR : 写信号线，低高电平有效；RESET：复位输入信号，高电平有效时，复位8255。复位后8255的PA口、PB口和PC口均被定为输入。连到单片机的RESET。 A0A1：口地址选择信号线。8255内部共有三个口，PA口、PB口、PC口和一个控制寄存器供用户编程。的不同编码可分别选择上述三个口和一个控制寄存器。地址编码如表7-2所示。 端口0 0PA口0 1PB口1 0PC口1 1控制寄存器表7-2 地址编码 3)控制逻辑电路 （A组、B组）表7-3 8255A的读写控制表所选端 口操作00 001A口读
12、A口00 010A口写A口00 101B口读B口00 110B口写B口01 001C口读C口01 010C口写C口01 110控制寄 存器写控制寄 存器1 高阻状态A口DBCPU7.3.2 8255A的工作方式及数据I/O操作1、8255A的工作方式（1）方式0 基本输入/输出方式A口、B口、C口（两个4位）均有此方式，可任意组合16种方式。适用于无条件数据传输和查询传输，也可对C口进行位操作。以C口某一位的 状态，实现查询方式实现数据传输。是单片机与外部设备之间的数据通道。（2）方式1 选通输入/输出方式仅PA口、PB口有此方式，PC口中若干位作联络信号线，联络信号的组合情况见表 （3）方式
13、2 双向传送方式仅PA口有此方式。PC3 PC7（5位口线）作联络线。此时，PB口只 能工作在方式0。PA口既可作为输入端口，又可作为输出端口。PC口联络信号定义PC口方式1方式2输入输出输入输 出 PC7/OBFA/OBFA PC6/ACKA/ACKA PC5IBFAIBFA PC4 /STBA/STBA PC3 INTRAINTRAINTRAINTRA PC2/STBB/ACKB PC1IBFB/OBFA PC0INTRBINTRB各联络信号线的意义：数据输入/STB 输入选通信号，外设发来。低电平有效；IBF 输入缓冲器满信号（状态输出），发给外设（通知外设数据未被取走， 暂不能接收新数
14、据。）INTR 中断请求信号，外部设备由8255输出发给单片机，向CPU发中断请求。INTE 中断允许信号。 INTR= /STB * IBF * INTE /STBIBFINTR数据输出/ACK 外设响应信号（输入），由外部设备发来（数据已送到外部设备）, 表示数据已取走，向单片机发回响应信号。 /OBF 输出缓冲器满信号， （8255输出）发给外设（表示单片机将数据已 送到指定口，外部设备可以取走）。为状态信息。INTR 中断请求信号（输出），高电平有效。表示数据已被外设取走，请求 CPU继续输出数据。INTR= /ACK */OBF * INTE/ACK/OB FINTR7.3.3 8255A的控制字及初始化程序8255是编程接口芯片，通过控制字（控制寄存器）对其端口 的工作方式和C口各位的状态进行设置。8255共有两个控制字，一个是工作方式控制字，另一个是C 口置位/复位控制字。这两个控制字共
